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1、1,计算机导论复习,考试范围：111，15，16章 考试题型：简答（12选10） 考试时带2B铅笔、橡皮、钢笔或圆珠笔，不准使用计算器。,2,第一章 全景图,1936年，英国科学家阿兰图灵提出图灵机模型：把人在计算时所做的工作分解成简单的机械化动作交给机器去执行，经过足够的时间和有限次机械步骤求得解答。理论上可以计算任何可计算函数。 1946年2月由宾夕法尼亚大学研制成功的ENIAC是第一台电子数字计算机。,3,美籍匈牙利数学家冯诺依曼提出现代计算机基本结构“冯诺依曼计算机”： 计算机应由运算器、控制器、存储器、 输入设备和输出设备五大部件组成； 应采用二进制简化机器的电路设计； 采用“存储程
2、序”以便计算机能保存指令和数据以及能够自动依次执行指令。,4,第一代计算机：电子管； 第二代计算机：晶体管； 第三代计算机：集成电路； 第四代计算机：大规模/超大集成电路,计算硬件发展的新趋势并行计算、连网,5,第一代软件：机器语言，汇编语言； 第二代软件：高级语言； 第三代软件：操作系统； 第四代软件：结构化程序设计方法，UNIX，C，DOS，鼠标图形界面； 第五代软件：面向对象程序设计，Windows，Java，WWW；,6,第二章 二进制数值和记数系统,数制：按进位原则进行计数，逢R进一。 基数：数制中所需的数字字符个数。R进制的基数=R 位权：是一个与数字位置有关的常数，位权=Rn 其
3、中n取值：以小数点为界，向左 0，1，2，3， 向右-1，-2，-3 例：(275.8)10=210271015100810-1,7,8,9,位权相加法：各位数码乘位权，再相加。,例：(1011.1)2 = 123 + 022 + 121 + 120 + 12-1= 8 + 0 + 2 + 1 + 0.5 = (11.5)10,整数部分从右向左，小数部分从左向右， 每3位二进制一组，变为1位八进制。 不足3位时分别在最左端和最右端补0凑够3位。 例：(1100101001011.1101)2 = (14513.64)8,二进制 十六进制,整数部分从右向左，小数部分从左向右， 每4位二进制一组，
4、变为1位十六进制。 不足4位时分别在最左端和最右端补0凑够4位。 例：(11010111101.1010001)2 = (6BD.A2)16,10,位(bit)：计算机存储数据的最小单位(0、1) 字节(Byte)：处理数据的基本单位(8bit/Byte),11,第三章 数据表示法,模拟信号和数字信号 无符号数和有符号数 符号位：二进制数的最高位表示“正”、“负”。 0为正，1为负。,12,原码：正号为0，负号为1，数值部分为二进制绝对值。 补码：正数的补码和原码相同；负数的补码是将其原码除符号位外各位取反，末位加1。,+5的原码、补码都是00000101,为了运算方便，机器数采用原码、补码表
5、示。,13,小数点位置固定的数称为定点数。定点整数：小数点固定在数值部分最右端。定点小数：小数点固定在数值部分最左端。小数点位置不固定的数称为浮点数，分为阶码（指数）和尾数两部分。,例：将十进制数 +55 以浮点数格式存放。(55)10 = (110111)2 = 0.110111 * 26,14,西文字符的编码：,ASCII码(American Standard Code for Information Interchange) 128个常用字符，用7位二进制编码，占一个字节，最高位0。其中，控制字符：032，127；普通字符：94个。,15,和汉字有关的编码：,汉字输入码：操作人员通过键盘
6、输入的汉字编码。,(2) 汉字国标码(GB231280) 每个汉字占两个字节的编码。所有汉字分区，每个区94个汉字。区号和位号各加32构成国标码。,(4) 汉字字形码：点阵（汉字字形点阵的代码）,16,差错校验码奇偶校验码,为一个字节补充1bit（校验位），设置校验位的值为0或1，使字节中的8bit和该校验位含有1值的个数为奇数（奇校验）或偶数（偶校验）。,17,关键字编码,关键字编码是用单个字符代替常用单词或前后缀。 如：the and+ that$,文本压缩方法：,行程长度编码,在一些数据流中，某个字符可能连续地反复出现。因此，重复字符序列被替换为： 标志字符该字符出现次数,18,文本压缩
7、方法：,哈夫曼编码,1.计算信源符号出现的概率。p-0.125, a-0.25, s-0.375, g-0.125, e-0.125 2.概率最小的两个符号概率相加合成一个概率。 3.将合成概率看成一个新组合符号概率，重复上述做法，直到最后只剩下两个符号概率为止。 4.反过来逐步向前编码，每一步有两个分支各赋予一个二进制码，可以对概率大的编码为1.,19,采样频率：每秒钟的采样次数。 量化位数(采样精度)：存放采样点振幅值的二进制位数。通常量化位数有8位、16位等。,音频信息的数字化：捕捉声音时用固定的时间间隔对声波进行采样（离散化处理），例如44.1kHz；（采样）将每个采样点的振幅值转换为
8、二进制数值，例如用8位或16位二进制表示。（量化）把量化后的信号数据编成一个二进制码组输出。（编码）,20,图像信息的数字化：用“m行n列”个像素点来离散化一幅图像，例如1024768分辨率；（采样）将每个像素点的三基色强度转换为二进制值，例如用8位、16位、24位、32位二进制表示。（量化）数字化图像的数据量很大，所以需要采用编码技术来压缩信息，减少数据量。（编码）,分辨率：图像中的行数和列数，每个行与列的交点就是一个像素。例如1024768。 颜色深度：每个像素点颜色值的存储位数。,21,视频信息的数字化：连续动态的视频由多帧静态图像组成。采样频率：每秒捕捉的画面帧数。采样精度：经采样后每
9、帧所包含的颜色位（色彩值）。如8位，32位。必须对海量的视频数据及其伴音进行压缩和编码。,22,23,第四章 门和电路,门电路：接受一个或多个输入信号，生成一个输出信号。每种类型的门执行一个特殊的逻辑函数。 非门，与门，或门，异或门，与非门，或非门 等。,24,非门：,与门：,25,或门：,异或门：两个输入相同时，输出是0，否则输出1。,26,与非门：让与门的结果再经过一个非门。,或非门：让或门的结果再经过一个非门。,27,用晶体管构造门,28,29,半加器 half adder： 计算两个数位的和并生成正确进位的电路。,和 = A B 进位 = AB,30,全加器 full adder： 计
10、算两个数位的和并考虑进位输入的电路。,和 = A B C 进位输出 = AB + C(AB),31,加法器 adder：8bit相加需要复制8次全加器电路。一个bit位的进位输出将作为下一个bit位的进位输入。最右边bit的进位输入是0，最左边bit的进位输出被舍弃（溢出）。,4位加法器例子,32,S-R锁存器(S-R latch),S=0, R=1时，X=1。 R=0, S=1时，X=0。 S=1, R=1时，X 保持不变。 S和R不能同时为0。,33,第五章 计算部件,内存单元：存储信息的单位(字节)。内存中有大量的内存单元。 内存单元的地址：每个内存单元都有唯一的地址。,34,CPU的主
11、要性能指标 ：主频：CPU内核运算电路的运行频率。CPU外频：CPU总线频率，外频提高则与内存交换数据的速度越快。主频外频倍频系数。数据总线宽度：即字长，如32位、64位。,CPU：算术和逻辑运算单元ALU、 控制器和寄存器组。 CPU可执行的一组指令称为指令集。精简指令集和复杂指令集。,35,运算器 ALU: 执行算术、逻辑运算 寄存器组: 存源、中间数据 标志寄存器: 保存标志信息,控制器PC：存放下一条指令的地址IR：存放正执行指令的内容译码器：区分指令执行的步骤产生控制信号：向其它各部件发出控制信号，保证各部件协调一致地工作,36,总线按所传输的内容分，有： 数据总线：传送数据。如：“
12、奔腾”CPU有32条数据线，表示每次可和内存并行交换32位二进制数。 地址总线：用于传送CPU发出的地址信息，即指明数据总线上的数据的源地址或目的地址。地址总线的宽度决定了CPU的最大寻址能力 (即所允许的最大内存容量)。 控制总线：传送控制信号。,37,指令执行周期：,指令格式：,38,内存：直接与CPU交换信息的存储设备。用来存放计算机运行期间所需的信息，如：指令、程序、文档。 外存：内存的延伸，长期存放暂时不用的数据。如系统文件、应用程序、用户文档等。,39,非von Neumann结构： 不采用“线性的读取执行周期”。,40,流水线技术（Pipeline）,指令1 指令2 指令3 指令
13、4,将每条指令分解成多个阶段，几条指令的不同阶段重叠运行，使控制器、运算器、存储器等同时工作。 如Pentium的6级流水线结构：,41,计算机问题求解三阶段：不断反复的过程 算法开发：得到问题的通用解决方案 分析问题、提出并测试算法 算法实现：得到计算机可运行的程序 编码和测试程序 维护：在实践中检验 实际运转、修改维护程序,第六章 问题求解和算法设计,42,两种程序设计方法： 自顶向下方法 (Top-down Methodology) 程序设计模式：“数据结构算法” 在软件功能说明书中，动词是重点。 面向对象程序设计(Object Oriented Programming) 程序设计模式：
14、“对象消息” 在软件功能说明书中，名词是重点。,43,自顶向下程序设计方法,自顶向下、逐步求精：逐层分解复杂任务，把任务细节推延到下层模块中实现。 模块化：每个模块完成特定的、相对简单的功能。 流程控制结构化：程序通过顺序、分支、循环三种基本控制结构来实现。,44,面向对象的程序设计方法,面向对象 = 类 + 对象 + 继承 + 消息 + 通信,对一组具有相同属性和行为的对象的抽象描述。,对象是类的实例。具有属性和方法。,子类可以继承父类的属性和方法，实现代码重用。,45,继承 inheritance：子类得到父类的全部属性和方法，还可以扩充和覆盖父类的成员。 多态 polymorphism：
15、也称重载。不同子类中同一方法名可定义成不同代码，所以它们在收到同一消息时做出的响应行为也不同。 封装 encapsulation：将属性和行为隐藏起来，外部通过特定的接口访问对象成员。好处是保护成员，修改程序时只涉及类的内部。,46,第七章 低级程序设计语言,机器语言：由二进制代码组成。能被计算机直接理解和执行，但编程困难，可移植性差。,把机器指令中的操作码和操作数用英文助记符和符号地址来表示，称为汇编语言。依赖于机器，可移植性同样较差。,47,第八章 高级程序设计语言,编译器对整个源程序经过编译处理，产生一个与源程序等价的目标程序；通过连接程序将目标程序和有关的程序库组合成一个完整的可执行程
16、序； 执行速度快，修改源程序后都必须重新编译。同一种高级语言在不同CPU平台上需要不同的编译器。,48,解释程序对源程序进行逐句分析，若没有错误，将该语句翻译成一个或多个机器语言指令，然后立即执行这些指令；若解释时发现错误，则立即停止，报错并提醒用户更正代码。 解释方式不生成目标程序，执行速度慢。,49,Java源程序先经过编译生成Java字节码，然后由JVM (Java Virtual Machine, Java虚拟机)解释执行。 Java字节码相当于是“标准的机器语言”，速度快，唯一，只要有相应的JVM解释器，Java字节码可在任何环境下运行，如：PC、UNIX工作站、Macintosh等。,在浏览器中运行的Java字节码为Java Applet (Java小程序)。,50,程序设计时的 控制结构：顺序、分支、循环结构,顺序结构：按照语句出现的先后顺序依次执行。,分支结构：根据给定条件判断，决定程序执行的顺序。,
